JP3265291B2 - 出力バッファ回路および半導体集積回路 - Google Patents

出力バッファ回路および半導体集積回路

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JP3265291B2 JP25906099A JP25906099A JP3265291B2 JP 3265291 B2 JP3265291 B2 JP 3265291B2 JP 25906099 A JP25906099 A JP 25906099A JP 25906099 A JP25906099 A JP 25906099A JP 3265291 B2 JP3265291 B2 JP 3265291B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力バッファ回路
および半導体集積回路に関し、特に駆動能力の変更可能
な出力バッファ回路およびそれを搭載した半導体集積回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路が駆動する機器が
多様化し、これに伴って様々な出力電流規格の出力バッ
ファ回路を短期間で開発しなければならない状況が強ま
っている。また一方では、出力の高速化、出力ピンの多
ピン化の進展により同時出力動作時の電源電流が激増
し、これによる電源ノイズが半導体集積回路の誤動作を
誘発する危険性が増大しており、これを防止するために
出力バッファ回路の電流駆動能力の調整が必須となって
きた。このような事情により、出力バッファ回路の設計
開発の工数は急激に増大している。
【0003】開発工数の低減を目的として、様々な出力
電流規格に合わせて駆動能力を変更可能な出力バッファ
の提案がなされているが、特に半導体集積回路をパッケ
ージに収めた後にも駆動能力を変更することができるも
のとして特開平10−275895号公報に外部からの
選択信号により駆動能力を選択できる出力バッファ回路
が開示されている。
【0004】図8はこの従来例の回路図である。出力バ
ッファ回路は、プリバッファ部81とメインバッファ部
82からなっている。メインバッファ部82は、Pチャ
ネルMOSトランジスタ(以下、PMOSと略す)83
とNチャネルMOSトランジスタ(以下、NMOSと略
す)84からなる第1の部分バッファと、PMOS85
とNMOS86とからなる第2の部分バッファと、PM
OS87とNMOS88とからなる第3の部分バッファ
と、PMOS89とNMOS90とからなる第4の部分
バッファとを備えている。プリバッファ部は電流選択機
能を有していて、出力データ入力端子INをから入力し
た出力データ信号を波形整形した後に、選択データ信号
SS1,SS2の論理組み合わせにしたがって4つの部
分バッファのうち所定の個数の部分バッファを選択して
出力データ信号を伝える。
【0005】例えば、選択データ信号SS1,SS2が
それぞれ論理0,論理0のときには、PMOS83とN
MOS84からなる第1の部分バッファのみがプリバッ
ファ部81により駆動され、このときのメインバッファ
部82の出力端子OUTに接続される負荷に対する駆動
能力を1とすると、選択データ信号SS1,SS2がそ
れぞれ論理1,論理0のときには、PMOS83とNM
OS84からなる第1の部分バッファおよびPMOS8
5とNMOS86からなる第2の部分バッファがプリバ
ッファ部81により駆動され、このときのメインバッフ
ァ部82の出力端子OUTに接続される負荷に対する駆
動能力は2倍となる。
【0006】同様にして、選択データ信号SS1,SS
2がそれぞれ論理0,論理1のときには、第1の部分バ
ッファ、第2の部分バッファに加えてPMOS87とN
MOS88からなる第3の部分バッファもプリバッファ
部81により駆動され、このときのメインバッファ部8
2の駆動能力は3倍となり、選択データ信号SS1,S
S2がそれぞれ論理1,論理1のときには、PMOS8
9とNMOS90からなる第4の部分バッファを含めた
すべての部分バッファがプリバッファ部81により駆動
され、このときのメインバッファ部82の駆動能力は4
倍となる。
【0007】このように、図8の従来例では、選択デー
タ信号SS1,SS2の論理組み合わせを半導体集積回
路外部から指定することにより、メインバッファ部82
の駆動能力を1〜4倍に変更できるので、1個の出力バ
ッファ回路で複数の出力電流規格の出力バッファ回路を
兼用でき、また組立後においても、同時出力動作時の電
源ノイズ発生を低減するように駆動能力を調整すること
が可能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】図8の従来例では、カ
バーすべき最大の駆動能力に合わせて部分バッファの個
数を設定するために、大多数の出力バッファ回路の駆動
能力が小さくともよい場合においても最大電流規格の出
力バッファ回路と同一の出力バッファセルを使用するこ
とになり、半導体集積回路上には実際には動作しないト
ランジスタが多数存在することになる。例えば半導体集
積回路に搭載される50個の出力バッファ回路のうち4
8個の出力バッファ回路が部分バッファ1個の駆動能力
で適当な場合には、48×3=144個分の部分バッフ
ァの領域が動作には無関係の無駄領域として占有するこ
とになる。
【0009】多ピン化が進むにつれて半導体集積回路に
おけるバッファ領域が占める割合が増大している近年の
状況においては、このような無駄領域を低減して出力バ
ッファセルサイズを縮小することが求められている。本
発明の目的は、組立後においても、駆動能力の変更調整
が可能であって、駆動能力の大小にかかわらず無駄領域
が少なくコンパクトな出力バッファ回路と高密度で多ピ
ン化に適した半導体集積回路を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明の出
力バッファ回路は、入力信号の振幅を異なる複数の電圧
のうち電圧選択信号により選択した電圧から接地電位ま
での振幅の第1の信号に変換するとともに該信号と反転
の関係を有する第2の信号を出力するプリバッファ部
と、電源と接地間に直列接続され接続点を出力端子とす
る2個のNチャネルMOSトランジスタを有し前記2個
のNチャネルMOSトランジスタの一方のゲートに前記
第1の信号が入力し他方のゲートに前記第2の信号が入
力するメインバッファ部とを有している。
【0011】第2の発明の出力バッファ回路は、ドレイ
ンが第1の電圧の電源に接続されソースが出力端子に接
続された第1のNチャネルMOSトランジスタと、ドレ
インが前記出力端子に接続されソースが接地された第2
のNチャネルMOSトランジスタと、前記第1の電圧よ
り高電圧で互いに異なるN(Nは正整数)個のレベル変
換用電圧が供給されN個の電圧選択信号により前記レベ
ル変換用電圧のうちの一つを第2の電圧として選択し出
力する電圧選択回路と、前記第2の電圧が供給され、前
記第1の電圧から接地電位までの振幅の出力データ信号
を入力し、前記第2の電圧から接地電位までの振幅の第
1の信号および該信号と反転の関係を有する第2の信号
を出力するレベルシフト回路とを有し、前記第1,第2
の信号の一方が前記第1のNチャネルMOSトランジス
タのゲートに入力し、他方が前記第2のNチャネルMO
Sトランジスタのゲートに入力している。
【0012】第3の発明の出力バッファ回路は、ドレイ
ンが第1の電圧の電源に接続されソースが出力端子に接
続された第1のNチャネルMOSトランジスタと、ドレ
インが前記出力端子に接続されソースが接地された第2
のNチャネルMOSトランジスタと、前記第1の電圧よ
り高電圧で互いに異なるN(Nは正整数)個のレベル変
換用電圧が供給されN個の電圧選択信号により前記レベ
ル変換用電圧のうちの一つを第2の電圧として選択し出
力する電圧選択回路と、L(L≧log2 Nの正整数)
個の選択データ信号を入力しそれらの論理組み合わせに
対応して前記N個の電圧選択信号のうち一つをアクティ
ブとして前記電圧選択回路へ出力する選択データ信号デ
コード回路と、前記第2の電圧が供給され、前記第1の
電圧から接地電位までの振幅の出力データ信号を入力
し、前記第2の電圧から接地電位までの振幅の第1の信
号および該信号と反転の関係を有する第2の信号を出力
するレベルシフト回路とを有し、前記第1,第2の信号
の一方が前記第1のNチャネルMOSトランジスタのゲ
ートに入力し、他方が前記第2のNチャネルMOSトラ
ンジスタのゲートに入力している。
【0013】なお、第2または第3の発明では、前記レ
ベル変換用電圧が前記第1の電圧に前記第1のNチャネ
ルMOSトランジスタの閾値電圧を加えた値よりも高い
電圧値であることがより好ましい。また、第2、第3の
発明の電圧選択回路は、ソースとバックゲートが第1の
端子に接続しゲートが第2の端子に接続した第1のPチ
ャネルMOSトランジスタと、ソースが前記第1のPチ
ャネルMOSトランジスタのドレインと接続しゲートが
前記第2の端子に接続しドレインとバックゲートが第3
の端子に接続した第2のPチャネルMOSトランジスタ
とからなる選択スイッチをN個有し、それぞれの前記選
択スイッチは前記第1の端子に前記レベル変換用電圧の
うち一つが供給されこれと対応する前記電圧選択信号を
前記第2の端子に入力するとともにN個の前記選択スイ
ッチのそれぞれの前記第3の端子を共通接続して前記第
2の電圧の出力端とするものであってもよいが、また
は、ソースが第1の端子に接続しゲートが第2の端子に
接続しドレインが第3の端子に接続しバックゲートが第
4の端子に接続したPチャネルMOSトランジスタから
なる選択スイッチをN個有し、それぞれの前記選択スイ
ッチの前記第1の端子に前記レベル変換用電圧のうち一
つが供給されこれと対応する前記電圧選択信号を前記第
2の端子に入力するとともにN個の前記選択スイッチの
それぞれの前記第3の端子を共通接続して前記第2の電
圧の出力端としそれぞれの前記第4の端子に前記レベル
変換用電圧のうちもっとも高い電圧を供給するものであ
ってもよい。
【0014】本発明の第4の発明の半導体集積回路は、
複数の第2の発明の出力バッファ回路と、それぞれの前
記出力バッファ回路の電圧選択回路にN個のレベル変換
用電圧を供給するN個のレベル変換用電源端子と、それ
ぞれの前記出力バッファ回路の前記電圧選択回路にN個
の電圧選択信号を供給するN個の電圧選択信号入力端子
とを備えている。
【0015】第5の発明の半導体集積回路は、複数の第
3の発明の出力バッファ回路と、それぞれの前記出力バ
ッファ回路の電圧選択回路にN個のレベル変換用電圧を
供給するN個のレベル変換用電源端子と、それぞれの前
記出力バッファ回路の選択データ信号デコード回路にL
個の選択データ信号を供給するL個の選択データ信号入
力端子とを備えている。
【0016】第6の発明の半導体集積回路は、それぞれ
に第3の発明の出力バッファ回路を複数個含むM(Mは
正整数)個のバッファグループと、前記出力バッファ回
路の電圧選択回路に共通してN個のレベル変換用電圧を
供給するN個のレベル変換用電源端子と、それぞれの前
記バッファグループ毎に前記出力バッファ回路にL個の
選択データ信号を供給するL×M個の選択データ信号入
力端子とを備えている。
【0017】第7の発明の半導体集積回路は、M(Mは
正整数)個の第3の発明の出力バッファ回路と、それぞ
れの前記出力バッファ回路の電圧選択回路にN個のレベ
ル変換用電圧を供給するN個のレベル変換用電源端子
と、それぞれの前記出力バッファ回路にL個の選択デー
タ信号を供給するL×Mビット出力の選択用メモリと、
選択データ信号入力端子からL×M個の電圧選択信号生
成データをシリアルに入力し前記選択用メモリの所定の
アドレスに書込むシリアル入力/メモリ書込み制御回路
とを備えている。選択用メモリは電気的に書込み消去可
能な不揮発性メモリであることがより好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】次に本発明について詳細に説明す
る。図1は、本発明の出力バッファ回路のブロック図で
ある。出力バッファ回路は、出力データ入力端子INか
ら入力した出力データ信号の振幅を、異なる複数のレベ
ル変換用電圧V1〜VNのうち選択データ信号SS1〜
SSLにより選択した電圧から接地電位までの振幅の第
1の信号に変換するとともに、この信号と反転の関係を
有する第2の信号を出力するプリバッファ部1と、電源
VDDと接地間に直列接続され接続点を出力端子OUT
としてプッシュプル回路を構成する2個のNMOSを有
していて、一方のNMOS14のゲートに第1の信号が
入力し、他方のNMOS15のゲートに第2の信号が入
力するメインバッファ部2とで構成されている。
【0019】プリバッファ部1は、さらに詳細には、L
(Lは正整数)個の選択データ信号SS1〜SSLを入
力し、N(N≦2L の正整数)個の電圧選択信号SV1
〜SVNを出力するデコード回路13と、電源VDDの
電圧である第1の電圧VDD1より高電圧で互いに異な
るN個のレベル変換用電圧V1〜VNが供給され、N個
の電圧選択信号SV1〜SVNによりレベル変換用電圧
V1〜VNのうちの一つを第2の電圧VDD2として選
択して出力する電圧選択回路11と、第2の電圧VDD
2が供給され、出力データ入力端子INより第1の電圧
VDD1から接地電位までの振幅の出力データ信号を入
力し、第2の電圧VDD2から接地電位までの振幅の第
1の信号OTおよびこの信号と反転の関係を有する第2
の信号OBを出力するレベルシフト回路12とを有して
いる。
【0020】図1の出力バッファ回路では、選択データ
信号SS1〜SSLの論理組み合わせを指定してレベル
変換用電源V1〜VNのうちから一つの電圧を選択しそ
の電圧をレベルシフト回路12の電源電圧VDD2とす
ることにより、NMOS14のゲートに入力される第1
の信号OTのハイレベルの電圧およびNMOS15のゲ
ートに入力される第2の信号OBのハイレベルの電圧を
変更でき、したがってメインバッファ部2の駆動能力を
変更することができる。第2の電圧VDD2は電源VD
Dから供給される第1の電圧VDD1よりも高い電圧な
ので、NMOS14,NMOS15にチャネル幅の小さ
いトランジスタを用いても大きな駆動力を備えることに
なり、メインバッファ部2の占有面積削減が可能とな
る。なお、選択可能なレベル変換用電圧の個数Nが小さ
いときには、デコード回路13を省いて電圧選択信号S
V1〜SVNを直接にプリバッファ部1に入力してもよ
い。
【0021】図2は、本発明の一実施例の回路図であ
り、2個の選択データ信号SS1,SS2により3個の
レベル変換用電圧V1〜V3(VD1<VD2<VD3
とする)のうちの一つを選択して第2の電圧VDD2と
している。
【0022】選択データ信号SS1,SS2はデコーダ
回路13により第1,第2,第3の電圧選択信号SV
1,SV2,SV3にデコードされる。選択データ信号
SS1,SS2がいずれも論理0の場合には、第1の電
圧選択信号SV1のみがアクティブ(ローレベルすなわ
ち接地電位)となり、第2,第3の電圧選択信号SV
2,SV3はハイレベル(すなわちV3電位)となる。
同様に選択データ信号SS1が論理1でSS2が論理0
の場合には、第2の電圧選択信号SV2のみがアクティ
ブのローレベルとなり、第1,第3の電圧選択信号SV
1,SV3はハイレベルとなる。選択データ信号SS1
が論理0でSS2が論理1の場合には、第3の電圧選択
信号SV3のみがアクティブのローレベルとなり、第
1,第2の電圧選択信号SV1,SV2はハイレベルと
なる。
【0023】電圧選択回路11は、第1のレベル変換用
電圧V1がソースおよびバックゲートに供給され、ゲー
トに第1の電圧選択信号SV1を入力するPMOS21
と、ソースがPMOS21のドレインに接続し、ゲート
に第1の電圧選択信号SV1が入力し、ドレインとバッ
クゲートが接続されて第1の出力端となるPMOS22
とからなる第1のスイッチ回路と、第2のレベル変換用
電圧V2がソースおよびバックゲートに供給され、ゲー
トに第2の電圧選択信号SV2を入力するPMOS23
と、ソースがPMOS23のドレインに接続し、ゲート
に第2の電圧選択信号SV2が入力し、ドレインとバッ
クゲートが接続されて第2の出力端となるPMOS24
とからなる第2のスイッチ回路と、第3のレベル変換用
電圧V3がソースおよびバックゲートに供給され、ゲー
トに第3の電圧選択信号SV3を入力するPMOS25
と、ソースがPMOS25のドレインに接続し、ゲート
に第3の電圧選択信号SV3が入力し、ドレインとバッ
クゲートが接続されて第3の出力端となるPMOS26
とからなる第3のスイッチ回路とを有していて、第1の
出力端、第2の出力端および第3の出力端は共通接続さ
れて第2の電圧VDD2を出力する構成となっている。
PMOS22,PMOS24およびPMOS26はたと
えば第2の電圧VDD2として第3のレベル変換電圧V
3が選択された場合に、V3からV1およびV2への電
流経路の発生を防止する。
【0024】電圧選択回路11は、電圧電圧選択信号S
V1,SV2,SV3によりレベル変換用電圧V1、V
2,V3のうちの一つを第2の電圧VDD2として選択
して出力する。VDD2として第1のレベル変換用電圧
V1を出力する場合には、第1の電圧選択信号SV1を
ローレベル(VSS電位)とし、第2の電圧選択信号S
V2、第3の電圧選択信号SV3をハイレベル(V3電
圧レベル)とする。第1のスイッチ回路を構成するPM
OS21,PMOS22がオン状態となり、第2,第3
のスイッチ回路を構成するPMOS23,PMOS2
4,PMOS25,PMOS26がオフ状態となるの
で、第1のレベル変換用電圧V1が第2の電圧VDD2
として選択出力される。
【0025】VDD2として第2のレベル変換用電圧V
2を選択出力する場合には、第2の電圧選択信号SV2
をローレベル(接地電位)とし、第1,第3の電圧選択
信号SV1およびSV3をハイレベル(V3電位)とす
る。同様に、VDD2として第3のレベル変換用電圧V
3を選択出力する場合には、第3の電圧選択信号SV3
をローレベル(接地電位)とし、第1,第2の電圧選択
信号SV1およびSV2をハイレベル(V3電位)とす
る。
【0026】レベルシフト回路12は、ソースおよびバ
ックゲートには電源端子VDDに接続して第1の電圧V
DD1が供給され、ゲートが出力データ入力端子INに
接続したPMOS27と、ドレインがPMOS27のド
レインと接続し、ゲートが出力データ入力端子INに接
続し、ソースとバックゲートが接地したNMOS28
と、ソースおよびバックゲートには第2の電圧VDD2
が供給され、ゲートがPMOS31のドレインに接続し
たPMOS29と、ドレインがPMOS29のドレイン
と接続し、ゲートがPMOS27のドレインに接続し、
ソースとバックゲートが接地したNMOS30と、ソー
スおよびバックゲートには第2の電圧VDD2が供給さ
れ、ゲートがPMOS29のドレインに接続したPMO
S31と、ドレインがPMOS31のドレインと接続す
るとともに第2の信号OBの出力端となり、ゲートが出
力データ入力端子INに接続し、ソースとバックゲート
が接地したNMOS32と、ソースおよびバックゲート
には第2の電圧VDD2が供給され、ゲートがPMOS
31のドレインに接続したPMOS33と、ドレインが
PMOS33のドレインと接続するとともに第1の信号
OTの出力端となり、ゲートがPMOS33のドレイン
に接続し、ソースとバックゲートが接地したNMOS3
4とで構成されている。
【0027】次に図2の実施例の動作について図3の動
作タイミング図を参照しながら説明する。電圧選択回路
11によりレベル変換用電圧V1,V2,V3(VDD
1<V1<V2<V3)のいずれかの電圧がレベルシフ
ト回路12に電源電圧VDD2として供給される。
【0028】レベルシフト回路12の出力データ入力端
子INにローレベル(接地電位)が入力されたときに
は、PMOS27のドレインはハイレベル(VDD1電
位)となり、PMOS29のドレインはローレベル(接
地電位)となるので、第2の信号OBがハイレベル(V
DD2電位)となって、第1の信号OTがローレベル
(接地電位)となる。メインバッファ部2では、NMO
S15がオン状態となり、出力端子OUTからNMOS
15を通して接地に向けて電流が流れる。電圧選択回路
11によりレベル変換用電圧V1,V2,V3のいずれ
を選択するかにより第2の信号OBすなわちNMOS1
5のゲート電圧はV1に対応するS1B、V2に対応す
るS2B、V3に対応するS3Bの順に増大し、これに
伴いNMOS15の駆動能力が増大するので、出力端子
に所定の電圧を印加したときに流れる出力電流IOUT
は、IOL1,IOL2,IOL3と絶対値で増大す
る。
【0029】同様に、レベルシフト回路12の出力デー
タ入力端子INにハイレベル(VDD1電位)が入力さ
れたときには、PMOS27のドレインはローレベル
(接地電位)となり、PMOS29のドレインはハイレ
ベル(VDD2電位)となるので、第2の信号OBがロ
ーレベル(接地電位)となって、第1の信号OTがハイ
レベル(VDD2電位)となる。メインバッファ部2で
は、NMOS14がオン状態となり、電源端子VDDか
らNMOS15を通して出力端子OUTに向けて電流が
流れる。第1の信号OTすなわちNMOS14のゲート
電圧はV1に対応するS1、V2に対応するS2、V3
に対応するS3の順に増大し、これに伴いNMOS14
の駆動能力が増大するので、出力端子に所定の電圧を印
加したときに流れる出力電流IOUTは、IOH1,I
OH2,IOH3と増大する。
【0030】レベル変換用電圧V1,V2,V3のすべ
てを第1の電圧VDD1よりもNMOS14の閾値電圧
分以上高い電圧値に設定しておくことにより、出力端子
OUTからの出力信号のハイレベルを、従来例のCMO
S構成のメインバッファ部におけると同様にVDD1電
位とすることができる。
【0031】電源VDDの電圧を3.3Vとし、メイン
バッファ部が合計チャネル幅200μmを有するPMO
Sと合計チャネル幅200μmを有するNMOSとで構
成された図8の従来の出力バッファ回路で得られる最大
駆動能力と同一の駆動能力を図2の出力バッファ回路で
実現する場合には、第3のレベル変換電圧V3を5Vと
すれば、NMOS14のチャネル幅が80μm、NMO
S15のチャネル幅が160μmに削減できる。すなわ
ち、出力バッファ回路をパターンレイアウトした出力バ
ッファセル中で最大の面積を占有するメインバッファ部
の総チャネル幅を40%削減して出力バッファセル全体
を小型化できるという効果がある。
【0032】図4は、電圧選択回路の他の構成例の回路
図である。電圧選択回路11aは、第1のレベル変換用
電圧V1がソースに供給され、ゲートに第1の電圧選択
信号SV1を入力するPMOS41からなる第1のスイ
ッチ回路と、第2のレベル変換用電圧V2がソースに供
給され、ゲートに第2の電圧選択信号SV2を入力する
PMOS42からなる第2のスイッチ回路と、第3のレ
ベル変換用電圧V3がソースに供給され、ゲートに第3
の電圧選択信号SV3を入力するPMOS43からなる
第3のスイッチ回路とを有している。PMOS41のバ
ックゲート,PMOS42のバックゲートおよびPMO
S43のバックゲートにはレベル変換用電圧V1〜V3
のうちで最高電圧であるV3が供給され、PMOS41
のドレイン,PMOS42のドレインおよびPMOS4
3のドレインは共通接続されて第2の電圧VDD2を出
力する構成となっている。
【0033】動作の詳細は図2の電圧選択回路11とほ
ぼ同一であるので省略する。図4の電圧選択回路11a
は、トランジスタ数が少なく、トランジスタのウェル電
位が同一なので、半導体集積回路に搭載したときの出力
バッファ回路の占有面積をさらに削減することができ
る。
【0034】図5は、本発明の半導体集積回路の第1の
実施の形態のレイアウト模式図である。半導体集積回路
51には、レベル変換用電源端子52−1,52−2,
52−3と、選択データ入力端子53−1,53−2
と、出力バッファ回路54−1〜54−Mが搭載され、
各出力バッファ回路には、選択データ入力端子53−
1,53−2からのそれぞれの信号線とレベル変換用電
源端子52−1,52−2,52−3からのそれぞれの
電圧供給線が共通して接続されている。出力バッファ回
路54−1〜54−Mのそれぞれは、基本的には図1に
記載した出力バッファ回路と同一であり、プリバッファ
部55は図1のプリバッファ部1に対応し、メインバッ
ファ部56は図1のメインバッファ部2に対応し、出力
端子57は図1の出力端子OUTに対応する。
【0035】図5の半導体集積回路51では、選択デー
タ信号端子53−1,53−2から入力する選択データ
信号SS1,SS2の論理組み合わせによりレベル変換
用電源端子52−1,52−2,52−3から供給され
るレベル変換用電圧V1,V2,V3のうちたとえばV
3が選択されたときには、出力バッファ回路54−1〜
54−Mのすべてがレベル変換用電圧V3に対応する駆
動力をもって動作することになる。この構成は、同時動
作する出力バッファ回路が多数搭載され、誤動作が生じ
ないよう出力バッファ回路の調整が必要な場合などに適
する。なお、選択できるレベル変換用電圧数が少ないと
きには、プリバッファ部55を図1のプリバッファ部1
からデコード回路を除いた構成として、2個の選択デー
タ信号端子53−1,53−2の代わりに3個の選択電
圧信号端子を設けて直接にプリバッファ部内の電圧選択
回路に入力してもよい。
【0036】図6は、本発明の半導体集積回路の第2の
実施の形態のレイアウト模式図である。半導体集積回路
61には、出力バッファ回路54−1〜54−3を含む
第1のバッファグループ62−1と、出力バッファ回路
54−4〜54−6を含む第2のバッファグループ62
−2と、出力バッファ回路54−7〜54−9を含む第
3のバッファグループ62−3と、出力バッファ回路5
4−1〜54−9すべてに共通に接続されるレベル変換
用電源端子52−1,52−2,52−3と、第1のバ
ッファグループ62−1に属する出力バッファ回路のみ
に接続され選択データ信号SS1,SS2を入力する選
択データ入力端子63−1,63−2と、第2のバッフ
ァグループ62−2に属する出力バッファ回路のみに接
続され選択データ信号SS3,SS4を入力する選択デ
ータ入力端子63−3,63−4と、第3のバッファグ
ループ62−3に属する出力バッファ回路のみに接続さ
れ選択データ信号SS5,SS6を入力する選択データ
入力端子63−5,63−6とが搭載されている。各出
力バッファ回路が図1に記載したバッファ回路と基本的
に同一であることは図5の場合と同様である。
【0037】図6の半導体集積回路では、バッファグル
ープ毎にレベル変換用電圧を選択できるので、出力電流
規格の異なる種類の出力バッファ回路が搭載された半導
体集積回路においても、同一の出力バッファセルで兼用
できる。
【0038】図7は、本発明の半導体集積回路の第3の
実施の形態のレイアウト模式図である。半導体集積回路
71には、出力バッファ回路54−1〜54−Mと、レ
ベル変換用電源端子52−1,52−2,52−3と、
選択データ入力端子73と、シリアル入力/メモリ書込
み制御回路73と、メモリ74とが搭載されている。
【0039】出力バッファ回路54−1〜54−Mのそ
れぞれは、基本的には図1に記載した出力バッファ回路
と同一であり、各出力バッファ回路には、メモリ74か
ら選択データ信号が入力され、レベル変換用電源端子5
2−1,52−2,52−3からのそれぞれの電圧供給
線が共通して接続されている。
【0040】半導体集積回路71の動作開始に先立って
選択データ入力端子72から選択データをシリアルに入
力し、シリアル入力/メモリ書込み制御回路73はこれ
を受けてメモリ74の所定のアドレスに選択データの書
込みを行う。メモリ74は第1の出力バッファ回路54
−1に対しては選択データ信号SS1−1,SS2−1
を出力し、第2の出力バッファ回路54−2に対しては
選択データ信号SS1−2,SS2−2を出力し、以下
第M番の出力バッファ回路54−Mに対しては選択デー
タ信号SS1−M,SS2−Mを出力してそれぞれの出
力バッファ回路毎にレベル変換電圧V1,V2,V3の
うちの一つを選択する。それぞれの出力バッファ回路へ
の選択データ信号数がLで、出力バッファ回路の個数が
Mの場合には、シリアル入力/メモリ書込み制御回路7
3は、L×M個の選択データを選択データ入力端子72
を介してシリアルに入力してメモリ74に書込み、メモ
リ74は、M個の出力バッファ回路に対して出力バッフ
ァ回路1個につきL個ずつ計L×M個の選択データ信号
を出力する。図7では、出力バッファ1個につき2個の
選択データ信号を使用するので、メモリ74は計2M個
の選択データ信号を出力する。
【0041】図7の半導体集積回路では、出力バッファ
回路1個毎にレベル変換用電圧を選択でき、メモリ74
の選択データを書き替えることにより、M個の出力バッ
ファ回路の駆動能力を個別に変更することができるの
で、1個の半導体集積回路が多種多様な出力電流規格に
対応可能となる。また、選択データをシリアルに入力す
るので入力用の端子を1個に削減できる。メモリ74に
一度書込んだ選択データは、変更が必要とならない限り
継続して使用するので、メモリ74が電気的に書込み消
去が可能な不揮発性メモリであれば毎回の動作開始に先
立ってメモリへの書込みを行う必要がなくなり、より好
ましい。
【0042】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の出力バ
ッファ回路は、図8の従来例と比較してメインバッファ
部のトランジスタのチャネル幅を大幅に削減することが
できるので、出力バッファセルを小型化することができ
る効果がある。
【0043】この出力バッファ回路を搭載した本発明の
半導体集積回路は、出力バッファ回路が小型なので高集
積化、多ピン化に適し、加えて、図6の半導体集積回路
ではバッファグループ毎に駆動能力を設定でき、図7の
半導体集積回路では出力バッファ回路毎に駆動能力を設
定できるので、適用分野に応じた出力電流規格の変更、
調整に柔軟に対応できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の出力バッファ回路のブロック図であ
る。
【図2】本発明の一実施例の回路図である。
【図3】図2の回路の動作タイミング図である。
【図4】電圧選択回路の他の構成例の回路図である。
【図5】本発明の半導体集積回路の第1の実施の形態の
レイアウト模式図である。
【図6】本発明の半導体集積回路の第2の実施の形態の
レイアウト模式図である。
【図7】本発明の半導体集積回路の第3の実施の形態の
レイアウト模式図である。
【図8】従来の駆動能力を選択可能な出力バッファ回路
の回路図である。
【符号の説明】
1,55,81 プリバッファ部 2,56,82 メインバッファ部 11,11a 電圧選択回路 12 レベルシフト回路 13 デコード回路 14,15,28,30,32,34,84,86,8
8,90 NチャネルMOSトランジスタ(NMO
S) 21,22,23,24,25,26,27,29,3
1,33,41,42,43,83,85,87,89
PチャネルMOSトランジスタ(PMOS) 51,61,71 半導体集積回路 52−1,52−2,52−3 レベル変換用電源端
子 53−1,53−2,63−1,63−2,63−3,
63−4,63−5,63−6,72 選択データ入
力端子 54−1,54−2,54−3,54−4,54−5,
54−6,54−7,54−8,54−9,54−M
出力バッファ回路 57 出力端子 62−1,62−2,62−3 バッファグループ 73 シリアル入力/メモリ書込み制御回路 74 メモリ

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号の振幅を異なる複数の電圧のう
    ち電圧選択信号により選択した電圧から接地電位までの
    振幅の第1の信号に変換するとともに該信号と反転の関
    係を有する第2の信号を出力するプリバッファ部と、 電源と接地間に直列接続され接続点を出力端子とする2
    個のNチャネルMOSトランジスタを有し前記2個のN
    チャネルMOSトランジスタの一方のゲートに前記第1
    の信号が入力し他方のゲートに前記第2の信号が入力す
    るメインバッファ部とを有することを特徴とする出力バ
    ッファ回路。
  2. 【請求項2】 ドレインが第1の電圧の電源に接続され
    ソースが出力端子に接続された第1のNチャネルMOS
    トランジスタと、 ドレインが前記出力端子に接続されソースが接地された
    第2のNチャネルMOSトランジスタと、 前記第1の電圧より高電圧で互いに異なるN(Nは正整
    数)個のレベル変換用電圧を供給されN個の電圧選択信
    号により前記レベル変換用電圧のうちの一つを第2の電
    圧として選択し出力する電圧選択回路と、 前記第2の電圧が供給され、前記第1の電圧から接地電
    位までの振幅の出力データ信号を入力し、前記第2の電
    圧から接地電位までの振幅の第1の信号および該信号と
    反転の関係を有する第2の信号を出力するレベルシフト
    回路とを有し、前記第1,第2の信号の一方が前記第1
    のNチャネルMOSトランジスタのゲートに入力し、他
    方が前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲート
    に入力することを特徴とする出力バッファ回路。
  3. 【請求項3】 ドレインが第1の電圧の電源に接続され
    ソースが出力端子に接続された第1のNチャネルMOS
    トランジスタと、 ドレインが前記出力端子に接続されソースが接地された
    第2のNチャネルMOSトランジスタと、 前記第1の電圧より高電圧で互いに異なるN(Nは正整
    数)個のレベル変換用電圧が供給されN個の電圧選択信
    号により前記レベル変換用電圧のうちの一つを第2の電
    圧として選択し出力する電圧選択回路と、 L(L≧log2 Nの正整数)個の選択データ信号を入
    力しそれらの論理組み合わせに対応して前記N個の電圧
    選択信号のうち一つをアクティブとして前記電圧選択回
    路へ出力する選択データ信号デコード回路と、 前記第2の電圧が供給され、前記第1の電圧から接地電
    位までの振幅の出力データ信号を入力し、前記第2の電
    圧から接地電位までの振幅の第1の信号および該信号と
    反転の関係を有する第2の信号を出力するレベルシフト
    回路とを有し、前記第1,第2の信号の一方が前記第1
    のNチャネルMOSトランジスタのゲートに入力し、他
    方が前記第2のNチャネルMOSトランジスタのゲート
    に入力することを特徴とする出力バッファ回路。
  4. 【請求項4】 前記レベル変換用電圧が前記第1の電圧
    に前記第1のNチャネルMOSトランジスタの閾値電圧
    を加えた値よりも高い電圧値である請求項2または請求
    項3記載の出力バッファ回路。
  5. 【請求項5】 前記電圧選択回路は、 ソースとバックゲートが第1の端子に接続しゲートが第
    2の端子に接続した第1のPチャネルMOSトランジス
    タと、ソースが前記第1のPチャネルMOSトランジス
    タのドレインと接続しゲートが前記第2の端子に接続し
    ドレインとバックゲートが第3の端子に接続した第2の
    PチャネルMOSトランジスタとからなる選択スイッチ
    をN個有し、 それぞれの前記選択スイッチの前記第1の端子に前記レ
    ベル変換用電圧のうち一つが供給されこれと対応する前
    記電圧選択信号を前記第2の端子に入力するとともにN
    個の前記選択スイッチのそれぞれの前記第3の端子を共
    通接続して前記第2の電圧の出力端とする請求項2また
    は請求項3記載の出力バッファ回路。
  6. 【請求項6】 前記電圧選択回路は、 ソースが第1の端子に接続しゲートが第2の端子に接続
    しドレインが第3の端子に接続しバックゲートが第4の
    端子に接続したPチャネルMOSトランジスタからなる
    選択スイッチをN個有し、 それぞれの前記選択スイッチの前記第1の端子に前記レ
    ベル変換用電圧のうち一つが供給されこれと対応する前
    記電圧選択信号を前記第2の端子に入力するとともにN
    個の前記選択スイッチのそれぞれの前記第3の端子を共
    通接続して前記第2の電圧の出力端としそれぞれの前記
    第4の端子に前記レベル変換用電圧のうちもっとも高い
    電圧を供給する請求項2または請求項3記載の出力バッ
    ファ回路。
  7. 【請求項7】 複数の請求項2記載の出力バッファ回路
    と、 それぞれの前記出力バッファ回路の電圧選択回路にN個
    のレベル変換用電圧を供給するN個のレベル変換用電源
    端子と、 それぞれの前記出力バッファ回路の前記電圧選択回路に
    N個の電圧選択信号を供給するN個の電圧選択信号入力
    端子とを備えることを特徴とする半導体集積回路。
  8. 【請求項8】 複数の請求項3記載の出力バッファ回路
    と、 それぞれの前記出力バッファ回路の電圧選択回路にN個
    のレベル変換用電圧を供給するN個のレベル変換用電源
    端子と、 それぞれの前記出力バッファ回路の選択データ信号デコ
    ード回路にL個の選択データ信号を供給するL個の選択
    データ信号入力端子とを備えることを特徴とする半導体
    集積回路。
  9. 【請求項9】 それぞれに請求項3記載の出力バッファ
    回路を複数個含むM(Mは正整数)個のバッファグルー
    プと、 前記出力バッファ回路の電圧選択回路に共通してN個の
    レベル変換用電圧を供給するN個のレベル変換用電源端
    子と、 それぞれの前記バッファグループ毎に前記出力バッファ
    回路にL個の選択データ信号を供給するL×M個の選択
    データ信号入力端子とを備えることを特徴とする半導体
    集積回路。
  10. 【請求項10】 M(Mは正整数)個の請求項3記載の
    出力バッファ回路と、 それぞれの前記出力バッファ回路の電圧選択回路にN個
    のレベル変換用電圧を供給するN個のレベル変換用電源
    端子と、 それぞれの前記出力バッファ回路にL個の選択データ信
    号を供給するL×Mビット出力の選択用メモリと、 選択データ信号入力端子からL×M個の電圧選択信号生
    成データをシリアルに入力し前記選択用メモリの所定の
    アドレスに書込むシリアル入力/メモリ書込み制御回路
    とを備えることを特徴とする半導体集積回路。
  11. 【請求項11】 前記選択用メモリが電気的に書込み消
    去可能な不揮発性メモリである請求項10記載の半導体
    集積回路。
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